循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料及其制備方法
【專利摘要】一種循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料及其制備方法，屬于不定形耐火材料領(lǐng)域，具體涉及一種循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料及其制備方法。所述循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料具有體積密度小的輕型化特征，與傳統(tǒng)耐磨耐火可塑料相比，具有更好的耐磨性能和抗熱震性，在循環(huán)流化床鍋爐上的使用壽命也顯著延長。制造技術(shù)方案是用前述制備的輕型耐磨耐火合成骨料替代高鋁礬土作為耐磨耐火可塑料的顆粒料，以高鋁礬土細(xì)粉、氧化鋁微粉、二氧化硅微粉為基質(zhì)料，引入無機結(jié)合劑和促凝劑，制備循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料。
【專利說明】循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于不定形耐火材料領(lǐng)域，具體涉及一種循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]本發(fā)明所涉及的耐磨耐火可塑料，是一種熱電行業(yè)循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器靶區(qū)等磨損嚴(yán)重部位使用的耐磨耐火襯里材料，在915°C左右的溫度條件下接受高溫物料的長期沖擊磨損，起著保護蒸汽管路、爐壁等金屬部件的作用，其性能影響鍋爐使用壽命、制造成本以及鍋爐業(yè)主建造成本。
[0003]循環(huán)流化床鍋爐是火力發(fā)電廠的關(guān)鍵設(shè)備，因為其熱效率高，自1779年以來在全世界得到迅速推廣、應(yīng)用。因其能經(jīng)濟合理地燃用劣質(zhì)煤，在清潔燃燒方面顯示出很大的優(yōu)越性，在國內(nèi)發(fā)展迅猛。不斷大型化成為國內(nèi)外循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展的總趨勢，且技術(shù)水平不斷提高，對耐磨耐火內(nèi)襯材料的技術(shù)要求也在不斷提高，不但要求耐磨耐火內(nèi)襯材料具有更好的耐磨性和抗熱震性，還要求其具有更小的體積密度；目的是延長襯里材料使用壽命，減小襯里材料整體重量，減少承載用鋼結(jié)構(gòu)材料用量，降低鍋爐制造成本，降低鍋爐業(yè)主的安裝、建設(shè)成本。
[0004]傳統(tǒng)耐磨耐火可塑料以高鋁礬土為顆粒料，高鋁礬土的生產(chǎn)過程需要消耗大量的優(yōu)質(zhì)礬土礦產(chǎn)資源，因煅燒溫度高和煅燒時間長，煅燒過程需要消耗大量的煤炭燃料。所述高鋁礬土為GL-88B優(yōu)質(zhì)高鋁礬土，體積密度≥3.25g/cm3, Al2O3含量≥87.5%, Fe2O3含量(2%，主晶相為剛玉和莫來石。
[0005]體積密度、常溫耐磨性和抗熱震性是耐磨耐火可塑料的關(guān)鍵性能指標(biāo)。高鋁礬土具有體積密度大、硬度大、熱 膨脹系數(shù)大和耐火度高的特點，高鋁礬土為顆粒料的傳統(tǒng)耐磨耐火可塑料，體積密度大，不具有輕型化特征；高鋁礬土顆粒盡管具很高的硬度和耐火性能，但燒結(jié)活化能高，在循環(huán)流化床鍋爐915°C左右的使用條件下，難以與基質(zhì)部分進行充分燒結(jié)，影響了顆粒部分與基質(zhì)部分的結(jié)合強度，造成磨損過程中顆粒料容易脫落，影響其整體耐磨性能；高鋁礬土熱膨脹系數(shù)大，造成可塑料整體熱膨脹系數(shù)大，影響可塑料在使用條件下的抗熱震性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決傳統(tǒng)耐磨耐火可塑料所用高鋁礬土生產(chǎn)過程優(yōu)質(zhì)礦產(chǎn)資源消耗量大、煅燒過程煤炭消耗量大的問題，為了使耐磨耐火可塑料體積密度減小、耐磨性和抗熱震性提高，本發(fā)明提供了一種循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料及其制備方法。
[0007]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于:包括的組分及其所占的質(zhì)量份數(shù)如下:
輕型耐磨耐火合成骨料顆粒50-58份；
高鋁礬土細(xì)粉18-28份；氧化鋁微粉3-6份；
二氧化硅微粉3-6份；
無機結(jié)合劑9-13份；
固化劑1-3份。
[0008]本發(fā)明所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于:
所述的輕型耐磨耐火合成骨料顆粒，其含有的組分及各組分所占的質(zhì)量份數(shù)如下:
K種低檔生鋁礬土礦物40-50份；
F種低檔生鋁礬土礦物25-30份；
硬質(zhì)高嶺土礦物25-30份。
[0009]在輕型耐磨耐火合成骨料顆粒的各組分中:所述K種低檔生鋁礬土礦物，Al2O3含量 53-58%, Fe2O3 含量 1.0-2.7%, K2O 含量 4-6.5%,灼減 9-11%,粒徑為不大于 5mm ；
所述F種低檔生鋁礬土礦物，Al2O3含量50-55%，F(xiàn)e2O3含量2-3.5%，K2O含量0.1-2%,灼減9-16%，粒徑為不大于5mm ；
所述硬質(zhì)高嶺土礦物，Al2O3含量35-42%，F(xiàn)e2O3含量0.6-2.4%，K2O含量0.1-0.3%，灼減9-16%，粒徑為不大于5mm。
[0010]所述的輕型耐磨耐火合成骨料顆`粒，其制備工藝包括如下步驟:
1)物料的選取
分別選取以下原料:粒徑不大于5mm的K種低檔生鋁礬土礦物、粒徑不大于5mm的F種低檔生鋁礬土礦物、粒徑不大于5_的硬質(zhì)高嶺土礦物和自來水，各物料選取后備用；
2)輕型耐磨耐火合成骨料的制備
依次稱取步驟I)選取的K種低檔生鋁礬土礦物40-50份、F種低檔生鋁礬土礦物F25-30份、硬質(zhì)高嶺土礦物25-30份、自來水100-120份，并依次加入球磨機中，封蓋后研磨36-48小時；將泥漿打入濾泥機進行高壓濾泥；濾餅進入練泥機進行真空練泥，并擠出泥段；將泥段裝入干燥車，自然干燥72小時，再進隧道式干燥器干燥48小時；將干燥好的泥段裝窯車進隧道窯燒成，燒成帶溫度控制1310-1350°C、恒溫時間為3-5小時，氧化氣氛燒成；出窯冷卻后，進鄂式破碎機和錘擊式破碎機進行破碎，再進振動篩進行篩分，粒度控制在 0.2_8mm。
[0011]所述工藝過程中的超細(xì)研磨為球磨濕法研磨，研磨體為Al2O3含量65%的中鋁球，直徑為50-20mm ;研磨介質(zhì)為自來水，自來水加入量為研磨物料量的100-120% ;所產(chǎn)泥漿中位粒徑3-4微米；
所述工藝過程中的高壓濾泥，設(shè)備為800高壓濾泥機，泥漿壓力1.0-1.5MPa;濾餅水分控制 25-28% ；
所述工藝過程中的真空練泥，設(shè)備是350真空練泥機，真空度0.0SMpa ；
所述工藝過程中的干燥為:15-35°C自然干燥72小時，50-120°C隧道式干燥器干燥48小時，干燥后水分控制不大于1.5%。
[0012]所述輕型耐磨耐火合成骨料顆粒，其體積密度2.61-2.66g/cm3, Al2O3含量56-58%，F(xiàn)e2O3含量1.6-1.7%, K2O含量2.4-3.1%，熱膨脹系數(shù)為5.2 X 10_6，主晶相位莫來石和玻璃相，粒度為0.2-8mm。
[0013]所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于所述高鋁礬土細(xì)粉為優(yōu)質(zhì)高鋁礬土細(xì)粉，粒度為0.2-0.044mm ；
所述氧化鋁微粉為a - Al2O3, Al2O3含量為99%，中位粒徑為3_6微米；
所述二氧化娃微粉，SiO2含量96.6%,中位粒徑小于3微米；
所述無機結(jié)合劑為雙氫磷酸鋁水溶液，密度1.2-1.4g/cm3 ；
所述固化劑為Al2O3含量為56%的鋁酸鹽水泥，固化劑粒度小于200目。
[0014]本發(fā)明所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料的制備方法，其特征在于:制備工藝包含如下步驟:
1)物料的選取
分別選取上述適當(dāng)規(guī)格的原料:輕型耐磨耐火合成骨料顆粒粒徑為0.2-8mm,高鋁礬土細(xì)粉粒度為0.2-0.044_，氧化鋁微粉中位粒徑為3-6微米，二氧化硅微粉中位粒徑小于3微米，無機結(jié)合劑密度1.2-1.4g/cm3,固化劑粒徑小于200目；
2)混合細(xì)粉料的配制
按重量比稱取高鋁礬土細(xì)粉18-28份、氧化鋁微粉3-6份、二氧化硅微粉3-6份，配制成總重為41-47份的細(xì)粉料，混合均勻后即為混合細(xì)粉料，備用；
3)輕型耐磨耐火可塑料 醒料
稱取步驟I)選取的輕型耐磨耐火合成骨料顆粒50-58份、加入步驟I)選取的無機結(jié)合劑5-8份，混合均勻后再加入步驟2)配制的混合細(xì)粉料41-47份，混合均勻，再加入步驟I)選取的無機結(jié)合劑4-5份，混合均勻，制得總重為97-99份的泥料，泥料在密閉條件下醒料24小時；
4)輕型耐磨耐火可塑料包裝
醒料完畢，將醒好的泥料裝入內(nèi)塑外編的編制袋中，密封裝入泥料的塑料袋；稱取步驟I)選取的固化劑1-3份，裝入單獨的塑料袋中密封，再裝入上述編制袋中，編制袋封口，袋裝的泥料和固化劑即為完整的可塑料成品。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
1、所述輕型耐磨耐火可塑料與傳統(tǒng)耐磨耐火可塑料的相比，體積密度顯著降低，抗熱震性顯著提高，常溫耐磨性更好(磨損量越低越好)，使用壽命顯著延長。二者的對比如表一所示:
表一:輕型耐磨耐火可塑料與傳統(tǒng)耐磨耐火可塑料的對比表格
【權(quán)利要求】
1.一種循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于:包含的組分及其所占的質(zhì)量份數(shù)如下: 輕型耐磨耐火合成骨料顆粒50-58份； 高鋁礬土細(xì)粉18-28份； 氧化鋁微粉3-6份； 二氧化硅微粉3-6份； 無機結(jié)合劑9-13份；固化劑1-3份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于: 所述的輕型耐磨耐火合成骨料顆粒，其含有的組分及各組分所占的質(zhì)量份數(shù)如下: K種低檔生鋁礬土礦物40-50份； F種低檔生鋁礬土礦物25-30份； 硬質(zhì)高嶺土礦物25-30份。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于:在輕型耐磨耐火合成骨料顆粒的各組分中: 所述K種低檔生鋁礬土礦物，Al2O3含量53-58%，F(xiàn)e2O3含量1.0-2.7%, K2O含量4-6.5%，灼減9-11%，粒徑為不大于5mm ； 所述F種低檔生鋁礬土礦物，Al2O3含量50-55%，F(xiàn)e2O3含量2-3.5%，K2O含量0.1-2%,灼減9-16%，粒徑為不大于5mm ； 所述硬質(zhì)高嶺土礦物，Al2O3含量35-42%，F(xiàn)e2O3含量0.6-2.4%，K2O含量0.1-0.3%，灼減9-16%，粒徑為不大于5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于:所述的輕型耐磨耐火合成骨料顆粒，其制備工藝包括如下步驟: 1)物料的選取 分別選取以下原料:粒徑不大于5mm的K種低檔生鋁礬土礦物、粒徑不大于5mm的F種低檔生鋁礬土礦物、粒徑不大于5_的硬質(zhì)高嶺土礦物和自來水，各物料選取后備用； 輕型耐磨耐火合成骨料的制備 2)依次稱取步驟I)選取的K種低檔生鋁礬土礦物40-50份、F種低檔生鋁礬土礦物F 25-30份、硬質(zhì)高嶺土礦物25-30份、自來水100-120份，并依次加入球磨機中，封蓋后研磨36-48小時；將泥漿打入濾泥機進行高壓濾泥；濾餅進入練泥機進行真空練泥，并擠出泥段；將泥段裝入干燥車，自然干燥72小時，再進隧道式干燥器干燥48小時；將干燥好的泥段裝窯車進隧道窯燒成，燒成帶溫度控制1310-1350°C、恒溫時間為3-5小時，氧化氣氛燒成；出窯冷卻后，進鄂式破碎機和錘擊式破碎機進行破碎，再進振動篩進行篩分，粒度控制在 0.2_8mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于: 所述工藝過程中的超細(xì)研磨為球磨濕法研磨，研磨體為Al2O3含量65%的中鋁球，直徑為50-20mm ;研磨介質(zhì)為自來水，自來水加入量為研磨物料量的100-120% ;所產(chǎn)泥漿中位粒徑3-4微米； 所述工藝過程中的高壓濾泥，設(shè)備為800高壓濾泥機，泥漿壓力1.0-1.5Mpa ;濾餅水分控制 25-28% ； 所述工藝過程中的真空練泥，設(shè)備是350真空練泥機，真空度0.0SMpa ； 所述工藝過程中的干燥為:15-35°C自然干燥72小時，50-120°C隧道式干燥器干燥48小時，干燥后水分控制不大于1.5%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于:所述輕型耐磨耐火合成骨料顆粒，其體積密度2.61-2.66g/cm3, Al2O3含量56_58%，F(xiàn)e2O3含量.1.6-1.7%，K2O含量2.4-3.1%，熱膨脹系數(shù)為5.2 X 10_6，主晶相位莫來石和玻璃相，粒度為.0.2_8mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料，其特征在于: 所述高鋁礬土細(xì)粉為GL-88B優(yōu)質(zhì)高鋁礬土細(xì)粉，粒度為0.2-0.044mm ； 所述氧化鋁微粉為a - Al2O3, Al2O3含量為99%，中位粒徑為3_6微米； 所述二氧化娃微粉，SiO2含量96.6%,中位粒徑小于3微米； 所述無機結(jié)合劑為雙氫磷酸鋁水溶液，密度1.2-1.4g/cm3 ； 所述固化劑為Al2O3含量為56%的鋁酸鹽水泥，固化劑粒度小于200目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4或5或6或7所述的循環(huán)流化床鍋爐用輕型耐磨耐火可塑料的制備方法，其特征在于:包含如下步驟: 1)物料的選取 分別選取上述適當(dāng)規(guī)格的原料:輕型耐磨耐火合成骨料顆粒粒徑為0.2-8mm,高鋁礬土細(xì)粉粒度為0.2-0.044_，氧化鋁微粉中位粒徑為3-6微米，二氧化硅微粉中位粒徑小于3微米，無機結(jié)合劑密度1.2-1.4g/cm3,固化劑粒徑小于200目； 2)混合細(xì)粉料的配制 按重量比稱取高鋁礬土細(xì)粉18-28份、氧化鋁微粉3-6份、二氧化硅微粉3-6份，配制成總重為41-47份的細(xì)粉料，混合均勻后即為混合細(xì)粉料，備用； 3)輕型耐磨耐火可塑料醒料 稱取步驟I)選取的輕型耐磨耐火合成骨料顆粒50-58份、加入步驟I)選取的無機結(jié)合劑5-8份，混合均勻后再加入步驟2)配制的混合細(xì)粉料41-47份，混合均勻，再加入步驟I)選取的無機結(jié)合劑4-5份，混合均勻，制得總重為97-99份的泥料，泥料在密閉條件下醒料24小時； 4)輕型耐磨耐火可塑料包裝 醒料完畢，將醒好的泥料裝入內(nèi)塑外編的編制袋中，密封裝入泥料的塑料袋；稱取步驟I)選取的固化劑1-3份，裝入單獨的塑料袋中密封，再裝入上述編制袋中，編制袋封口，袋裝的泥料和固化劑即為完整的可塑料成品。
【文檔編號】C04B35/66GK103819211SQ201410006281
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】張乘華, 馮延春, 侯永健, 崔維坤, 劉東東, 劉雷 申請人:鄒平耀華特耐科技有限公司